γ-Si_3N_4在高压下的光学性质研究

采用基于密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA-PW91),详细计算了不同压力下γ-Si3N4的光学性质(反射系数、吸收系数、复介电常数、折射系数).分析了压力对光学性质的影响,发现在高压条件γ-Si3N4的一些光学性质并不发生太大的变化,表明γ-Si3N4在高压条件下的光学应用是可行的.

自蔓延燃烧合成β-Si_3N_4棒晶

采用自蔓延高温合成（SHS）,在高压氮气中成功地合成了β-Si3N4棒晶,研究了添加不同量Y2O3对自蔓延燃烧合成β-Si3N4。棒晶长径比的影响.结果表明,Y2O3添加量有一个最佳范围,当Y2O3的添加量在2Wt％～5wt％时,棒晶生长均匀,长径比约为8.通过铜坩埚吸热淬火的方法,观察到β-Si3N4棒晶不同生长阶段的显微形貌,从而推测其生长机理为VLS和VS两种机理协同作用的结果.本文对β-Si3N4棒晶生长的反应历程也进行了阐述.

(Ni-P)-Si_3N_4复合镀层硬度及耐磨性研究

利用化学镀方法获得了(Ni-P)-Si3N4复合镀层,并研究了Si3N4颗粒含量、pH及热处理条件对镀层硬度及耐磨性的影响。采用扫描电子显微镜观察,镀层表面平整,Si3N4微粒均匀复合在镀层中。机械性能测试表明,镀层的硬度与耐磨性能随着镀液中次磷酸钠质量浓度的增加呈现出先提高后降低的趋势。当镀液中Si3N4质量浓度为10g/L时,镀层硬度及耐磨性最好,热处理后的镀层硬度高达1088HV。

单一添加剂对制备长柱状β-Si3N4的影响

通过添加单一稀土氧化物CeO2,Nd2O3,Eu2O3,Yb2O3和MgO烧结制得长柱状β-Si3N4晶种以用于增韧适合应用于轧辊的氮化硅陶瓷.X射线衍射(XRD)分析表明,这5种添加剂都能有效促进氮化硅从α相到β相的转变;扫描电镜(SEM)分析表明,4种稀土氧化物所制备的晶种其形貌完整性和表观长径比优于MgO添加剂所制备的晶种,而添加离子半径相对较小的Eu2O3和Yb2O3所得β-Si3N4晶种形貌完整性和表观长径比又要优于添加离子半径相对较大的CeO2和Nd2O3,其表观长径比分别为5.33和5.14.

β-Si_3N_4陶瓷热导率的研究现状

β-Si3N4陶瓷具有较高的热导率(200～320 W.m-1.K-1),在高速电路和大功率器件散热及封装材料等领域展现了良好的应用前景,并引起广泛关注。基于氮化硅陶瓷导热机理,本文阐述了影响β-Si3N4陶瓷热导率的因素,并从原料的选取、烧结助剂的选择、晶种的引入和工艺控制四个方面,介绍了国内外提高其热导率的研究进展。

β-Si_3N_4对MgO-C砖高温性能的影响

研究了 β Si3N4 对镁碳砖高温性能的影响及其作用机理。研究表明 :由于 β Si3N4 呈针状结构 ,热膨胀系数低 ,对多数熔渣和金属的润湿性小 ,加入 β Si3N4 的镁碳砖 ,其高温抗折强度提高 ,热膨胀率降低 ,抗渣侵蚀性提高 ;另外 ,在反应层与原砖层之间发现有富硅层形成 。

β-Si_3N_4含量对Y_2O_3-MgO-α-Si_3N_4陶瓷性能的影响

利用扫描电子显微分析等手段,研究了棒状β-Si3N4含量对Y2O3-MgO-α-Si3N4陶瓷致密度、力学性能和显微结构的影响,确定了β-Si3N4和α-Si3N4的适宜配比。结果显示:随着β-Si3N4含量的增加,Y2O3-MgO-α-Si3N4陶瓷材料致密度和力学性能均先增加后降低,当β-Si3N4含量达到40%时,陶瓷致密度和力学性能同时达到最大,此时致密度为93%,横向断裂强度为583.4 MPa,断裂韧性为5.42 MPa.m1/2。

镁合金复合化学镀(Ni-P)-Si_3N_4复合镀层工艺研究

通过复合化学镀的方法在镁合金表面制备（Ni-P）-Si3N4复合镀层，主要研究了镀液中颗粒含量、温度、pH等工艺参数对复合镀层表面形貌及显微硬度的影响。结果表明，获得良好表面微观形貌和较高显微硬度的纳米复合镀层的工艺参数为：0=80℃、pH=8．5，ρ（Si3N4）为7-9g／L。

高热导β-Si3N4陶瓷的研究进展

从热导率的影响因素、制备方法及力学电学性能3方面归纳了高热导β-Si3N4陶瓷的研究进展,并对高热导β-Si3N4陶瓷存在的问题和今后的研究方向提出了几点看法。

电沉积(Ni-W-P)-Si_3N_4复合镀层及性能研究

采用电沉积方法,在Ni-W-P合金中复合S i3N4微粒,获得(Ni-W-P)-S i3N4复合镀层。研究了镀液中Si3N4质量浓度、电流密度以及搅拌速度等工艺条件对复合镀层中Si3N4质量分数的影响。X-射线衍射、扫描电子显微镜测试结果表明:Si3N4微粒在镀层中均匀分布,与Ni-W-P合金各自在特定的角度出现衍射特征峰,彼此之间互不干扰。随着镀层中Si3N4质量分数的增加,镀层的性能均按照一定的规律发生变化。当Si3N4的质量分数为最大值10.3%时,镀层性能在各组实验比较中均最优,耐磨性能最好。

添加剂对Si粉直接氮化工艺中α-Si3N4含量的影响

通常情况下,Si粉直接氮化法和自蔓延法所制得Si3N4粉体主要以β-Si3N4为主,而为了使Si3N4陶瓷有更好的烧结性能,需要得到高α相含量的Si3N4粉。本研究以Si粉直接氮化法为基础,通过添加NH4Cl、FeCl3来制备高α相含量的Si3N4粉。经XRD和SEM检测分析发现,添加适量NH4Cl、FeCl3可大幅提高Si3N4粉体中α-Si3N4的含量,最高可达88.3%,但FeCl3的含量过高时,则可显著降低α-Si3N4的含量。研究还发现添加NH4Cl、FeCl3还可降低Si粉发生氮化反应的起始温度。

原位增韧β-Si_3N_4/α-Sialon复相陶瓷

通过XRD,SEM和力学性能测试研究了β-Si3N4/α-Sialon复相陶瓷热压烧结的致密化、相组成、力学性能和微观结构.结果表明,β-Si3N4/α-Sialon复相陶瓷综合了β-Si3N4和α-Sia-lon的力学性能,可通过改变起始粉末的组成,可以调整相组成及裁剪材料的力学性能.由于加人具有大的长径比的物相β-Si3N4,提高了材料的强度和韧性.

高温自蔓延燃烧合成的β-Si_3N_4粉体的烧结

研究了MgO,Al2O3和Y2O3作为烧结助剂对高温自蔓延工艺合成(SHS)的β-Si3N4粉料烧结过程的影响.结果发现,MgO是较为有效的烧结助剂,当其加入量为10wt％时,试样在1600℃下热压烧结能基本实现致密化.对试样的XRD分析表明,除了加入的Al2O3与β—Si3N4反应生成β-Sialon外,其他烧结助剂都不与β-Si3N4反应,只存在于玻璃相中.添加MgO的试样具有较高的力学性能.最后,对材料的显微形貌进行了SEM观察.

β-Si_3N_4涂层抗脱落性及对高效多晶硅性能的影响

采用喷涂法分别制备以α-Si_3N_4粉和β-Si_3N_4粉为原料的坩埚内壁用氮化硅涂层,进行烧结和多晶硅铸锭,利用扫描电子显微镜分析铸锭前后涂层形貌、X射线衍射分析仪分析铸锭前后涂层物相、少子寿命测试仪检测硅锭少子寿命以及红区长度等。结果表明:与α-Si_3N_4涂层相比,β-Si_3N_4涂层铸锭后高温稳定性强,与石英坩埚结合牢固,几乎无脱落现象。铸锭后α-Si_3N_4涂层颗粒呈类球形、竖直堆垛于坩埚表面,而β-Si_3N_4涂层颗粒呈六方短柱体、平行叠加于坩埚表面,恰好垂直于杂质扩散方向,故更有利于阻挡杂质的扩散。在不显著影响少子寿命的基础上,β-Si_3N_4涂层坩埚铸成的硅锭边缘红区更短、成品率更高。

LICVD法制备a-Si_3N_4纳米粒子光谱研究

用激光化学气相沉积法制备出平均粒径为１０ｎｍ 左右的ａＳｉ３Ｎ４ 纳米粒子．红外吸收和喇曼光谱研究表明ａＳｉ３Ｎ４ 纳米粒子中存在Ｓｉ—Ｎ，Ｓｉ—Ｈ，Ｎ—Ｈ，Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ键，分析了ａＳｉ３Ｎ４纳米粒子在不同的温度和气氛退火后的变化情况．并对ａＳｉ３Ｎ４ 纳米粒子胶体溶液的紫外可见吸收进行了测试分析．

钼表面(Mo,W)Si_2-Si_3N_4复合涂层的低温氧化行为研究

采用包渗法在钼表面原位制备了(Mo,W)Si2-Si3N4复合涂层,考察了其在大气中于500℃和600℃等温循环的氧化性能,利用XRD和SEM等研究了其组织形貌.结果表明:(Mo,W)Si2-Si3N4涂层具有良好的低温抗氧化性,其在空气中500℃和600℃氧化480 h的氧化速率分别为0.0145 g/(m2·h)和0.0191 g/(m2·h),归因于涂层氧化表面形成了致密的SiO2膜.

化学复合镀(Ni-W-P)-Si_3N_4工艺研究

采用化学复合镀方法,制备了(Ni-W-P)-Si3N4复合镀层;研究了镀液组成及工艺参数对镀层成分和沉积速率的影响;采用X-射线衍射分析了复合镀层表面相结构,并对复合镀层的耐蚀性及耐磨性进行了测试分析。试验结果表明:Si3N4纳米颗粒的加入影响了镀层的沉积速率,提高了沉积层的耐磨性;(Ni-W-P)-Si3N4复合沉积层仍具有与Ni-W-P沉积层相近的优异性能。

βSi_3N_4在含碳材料中转化为SiC的研究

以β-Si3N4及活性炭黑为原料,按照两者质量比为3: 1制成试样。在埋炭条件下,将试样分别在1480℃、1500℃、1550℃和1600℃保温3h热处理。利用SEM、EDS及XRD等检测方法,结合热力学分析,研究了高温状态下β- Si3N4在含碳耐火材料中的稳定性以及作为过渡相向碳化硅的转化。结果表明:在该试验条件下,β- Si3N4在含碳材料中将作为过渡相向SiC转化,明显的转化温度>1500℃, 1600℃仍存在较多未转化的氮化硅;氮化硅颗粒与炭黑的反应主要从接触面开始,然后向内逐步推进;β-Si3N4的粒度对其转化率影响较大。

肖特基势垒二极管SiO_2-Si_3N_4复合钝化膜研究

对Si肖特基势垒二极管的钝化技术进行了研究。研究了不同淀积温度、气体流量、射频功率以及气体压力等工艺技术条件下,淀积PECVD SiO_2和LPCVD Si_3N_4膜的介电强度E、介电常数ε_r、耐压V、针孔密度、漏电流I、内应力σ、片间均匀性以及片内均匀性等性能。研究了PECVD SiO_2膜的增密技术。提出了一种应力小、漏电流小且抗辐照能力较好的PECVD SiO_2/LPCVD Si_3N_4复合介质膜钝化工艺方法和技术条件,提高了肖特基势垒二极管的性能。

Mo粉加入量对反应烧结MoSi_2-Si_3N_4-BN复合材料性能的影响

以Si粉(w(Si)=99%)、Mo粉(w(Mo)=99%)和六方BN粉(w(BN)≥98%)为原料,Fe2O3(w(Fe)≥69.8%)为烧结助剂,高纯氮气(φ(N2)=99.99%)为反应气体,采用反应烧结法于1 450℃氮气气氛下保温5 h原位合成了MoSi2-Si3N4-BN复合材料。研究了Mo粉加入量(w)为:0、5%、10%、15%、20%、30%时对材料的显气孔率、体积密度和抗折强度的影响,利用XRD研究了Mo粉不同加入量下复合材料的物相组成,并利用SEM对材料表面和断面形貌进行了观察,同时探讨了Mo5Si3的形成机理。结果表明:随着原料中Mo粉加入量的增加,所制备的复合材料显气孔率增大,体积密度和抗折强度减小。材料中含有α-Si3N4、β-Si3N4、BN、MoSi2和少量的Mo5Si3相。原位生成的MoSi2及少量的Mo5Si3均匀地分散在材料中,其晶粒尺寸为2～3μm。随着原料中Mo粉加入量增加,Mo5Si3的生成量越来越多;当Mo粉加入量为30%时,Mo在材料中主要以Mo5Si3的形式存在。Mo5Si3的生成机理为MoSi2失去Si转化而成。